Textur des Meereises im Van Mijen-Fjord

Etwa 75% des im Van Mijcn-Fjord gewonnenen Eismatcrials weist eine körnig Textur auf. Aufgrund der Entstehung an der Meeresoberfläch wird es als frazil-ice bezeichnet. Bei Eismachtigkeiten zwischen 0.5 und 1.3 m ergibt sich fü den Fjord eine ungewöhnlic gro§ Menge dieses Eises, das an anderen Orten oft nur in den oberen 10 cm einer Eisschicht auftritt (Wecks und Acklcy, 1982).

In Bild 13 sind jeweils die Eismäehtigkeitc und die Textur des Eises dargestellt, die an 5 Stationen im Fjord untersucht wurden. Die Eisdicke ist an der ersten Station

Datum: 11.05.1985 1

Zeit: 11.15

Breite: 7 7 . 4 8 ' ~ Lange: 1 5 . 2 8 ' ~ Machtigkeit: 0.70 m

0.35 m

N= 5 1

Datum: 11.05.1985

Zeit: 11.15

Breite: 7 7 . 4 8 ~

i à ¤ n g e 1 5 . 2 8 ' ~ Machtigkeit: 0.70 m

f 0.47 m

N= 4 1

Bild 12. Verteilungen der C-Acl~se~iorientiern~ige~i in einer Eisprobe mit kiirniger Textur.

Hic mittlere Neigung <T> der C-Achscn gegen eine horizontale Fläch zeigt, da die C-Achsen bevorzugt horizontal ausgerichtet sind.

etwa doppelt so mächti wie an der zweiten und dritten Station. Dies legt die Ver- mutung nahe, da sich hier zwei Eisschollen iibcreinander geschoben haben. Von Station 2 nach Station 5 erhGhcn sich die Eisdickcn in Richtung des Fjordinneren um etwa 50%. Der Eisrand lag zu Beginn der Feldmessungen Anfang Mai etwa 200 m vor der ersten Station.

Der obere Teil der Eiskcrne besteht ohne Ausnahme aus Eis mit kerniger Textur. An der im Inneren des Fjordes gelegenen Station (Nr. 5) reicht dieses Eis bis in eine Tiefe von ^7.5 cm. Darunter liegt eine etwa 2.5 cni dicke Eisschicht mit saulenformiger Tex- tur. A n den vorgelagerten Stationen 3 und 4 werden unterhalb einer Eisschicht mit kerniger Textur bis zu 40 cm mächtig Eisschichten mit säulenfermige Textur beob- achtet, währen an den Stationen l und 2 nur Eis mit kerniger Textur vorhanden ist.

Eisrand Fjordende

0 20 40

I , ^{L I}

I

f

t

t ' t

-

1 2 3 4 5 Stationen

Eisge f à ¼ g :

- körni - säulenformi

Bild 13. Textur des Eises im Van Mijen-Fjord.

Die Stationen sind als Profil entlang der Lange des Fjordes dargestellt. Die Lage der einzelnen Stationen ist durch Pfcilc gckennzciclinct, die die lisitferniing X vom Fjordeingang widergeben. Der im unteren §ereic der Kcrnc abgesetzte Teil vcr- deutlicht die an einer Station variierende Liinge cinxclncr I~iskcrnc.

Die in Bild 12 dargestellten mittleren Neigungswinkcl 0 einer a n Station 2 gewon- nenen Eisprobc zeigen, da die C-Achsen nicht zufiillig verteilt sind. Es ist eine schwach ausgeprägt Ausrichtung der C-Achscn senkrecht zur Wachstumsrichtung erkennbar, die fü die meisten Ktirncr zwischen 0" und 45" liegt. Dieses Ergebnis zeigt, da auch bei Eis mit ktisniger Textur nicht grunds2tzlicti von cincr glcichrn2fiig verteilten Ausrichtung der C-Achsen ausgegangen wcrdcn kann, wie dies angenom- men wurde. Aufgrund der nicht glcichvcrtciltcn C-Acliscnoricnticrung weisen die Eisproben mtiglicherweise eine me§bar Anisotropie bei bcstimnitcn Eigenschaften auf.

In Bild 14 sind fü 29 Eisprobcn mit kijrnigcr Textur die mittleren vertikalen (Cã und horizontalen (C,,) Korngrfiflen mit Standai dabwcichu ngcn dargestellt. Die Proben wurden an 5 Stationen aus insgesamt 9 Eiskcrncn gewonnen. Fü einzelne Eiskernc sind die Proben von oben nach unten durchnumnicricrt.

Die mittleren KorngrGfien der verschiedenen Eisproben liegen in einem relativ kleinen Bereich: in Wachstumsrichtung (C,,) zwischen 3 und 6.8 mm2 (a) und in der dazu senkrechten Richtung (C,,) zwischen 2.3 und 4.1 mm2 (b). Die an der rechten Seite von Bild 14 angegebenen Standardabweichungen fü alle dargestellten Eisproben zeigen, da das untersuchte Eis mit k6rniger Textur in der Gesamtheit als homogen angcse-

P r o b e n N r : 5 6 2 3 4 6 7 8 Kern Nr. : 1.2 1.5

Bild 14. Mittlere vertikale und horizontale Korngriiflen von Eis mit kijrniger Textur.

Die Korngrofien werden an vertikalen (C,) und horizontalen ((T',,) Dünnschnitte ermittelt, wobei sich die eingezeichneten S t a r i d a r d a t ~ w e i c l i u ~ ~ g c n jeweils iiIIs 4 unabhängi voneinander bestimmten mittleren Kornfl;iclicn ergeben.

hen werden kann. Innerhalb einzelner Proben weisen die Korngrijficn ebenfalls nur eine geringe Variation auf. Dies gilt besonders fü die horizontalcn Kornflichcn (C;,), bei denen nur 4 Eisproben mit einer relativ groficn Standardabweichung eine Aus- nahme bilden (Bild 14b).

Innerhalb eines Eiskerns k6nncn die Korngrijfien systematische Variationen aufwci- Sen. A n einem Beispiel zeigt dies Bild 15. Es wurde ein Eiskern (Nr.l.5) von der cr- sten Station im Van Mijen-Fjord ausgewählt die nur etwa 200 m vom Eisrancl cnt- fernt war (vergl. Bild 13). Der Eiskern ist an zwei Stellen, i n 0.1 6 m und 0.70 m Tiefe durchgebrochen, was auf wachstumsbedingtc Schwachstcllcn in diesen Tiefen zu- rückgefüh werden kann. In Bild 15 sind die Kornfl3chcn C,, und C,, sowie der Salzgehalt in Abhängigkei von der Tiefe Z dargcstcllt. Bei den Kornflschcn sind jeweils beide fü eine bestimmte Tiefe ermittelte Mcfiwertc mit den Fchlcrbereichcn (maximale Fehler, 5%) eingezeichnet. A m rechten Rand sind die dem Eiskcrn ent- nommenen Proben wiedergegeben.

Durch eine horizontale unterbrochene Linie wird der Eiskern in zwei etwa gleich lange Teile geteilt, die signifikante Unterschiede bei der Korngriificnvertcilung erkcn-

K e r n Nr. 1.5

K o r n fläch Salzgehal t

[ %oI

2

Proben Nr.

1 ) 19 - 57 cm C,, = 3.80 - 1.73 Z R = -0.69 2) 74 - 113 cm C, ⁼ 4.08 - 1.41 Z R ⁼ -0.68 3) 19 - 113 cm Ci, = 3.53 - 0.87 Z R = -0.71

Bild 15. Vertikale Änderunge von Korngrtifien und Salzgehalt in einem Eiskern.

In Abhängigkei von der Tiefe Z sind die a n 6 vertikalen und 8 horizontalen Dtinnschnitten ermittelten Kornfliichcn dargestellt. Die eingezeichneten Fehler- balkcn ergeben sich durch Unsicherheiten bei der Bestimmung einer mittleren Kornfltichc, Die Gcradc~~glcicl~t~ngcn der mit ( I ) und (2) gekennzeichneten Ge- radcn und die KorrclationskoefTizicntc~i R sind unter dem Bild angegeben. Die fur die gesamte Probe geltende Gerade ( 3 ) ist nicht eingezeichnet.

ncn lassen: Bei den vertikalen Koingrö§ C,, (Bild l5a) treten in den oberen drei Proben des Eiskerns größe Unterschiede auf als es in den unteren drei Proben der Fall ist. Fiir Tiefen, in denen jeweils beidc gemessenen Kornflachen relativ geringe Unterschiede aufweisen, werden aus beidcn Me§wcrte Mittelwerte berechnet, die durch Kreuze dargestellt sind. Im oberen Teil des Kerns kiinnen diese Mittelwerte zwei Niveaus bei 4.0 mnz2 und 5.2 mm2 zugeordnet werden, die durch zwei vertikale Geraden dargestellt sind. Die Niveaus ergeben sich a u s jeweils 4 Meßwerten Mit Zunahme der Tiefe treten drei Wechsel zwischen beiden Korngroßenniveau auf (punktierte Linien). Die Meßwert in den Tiefen 0.21 m und 0.52 m weisen größe Unterschiede auf, s o da sie keinem der beiden Niveaus zugeordnet werden. In der unteren Hälft des Eiskerns treten kleinere Korngriiße Cà und geringere Variationen auf. Auch hier kennen zwei Niveaus fü die Kornflachen bestimmt werden, die mit

Bild 16. Ausschnitt aus einem vertikalen Diiniiscliiiitt einer Eisprobe mit kijrniger Textur.

N, = 167 , mittlere Kornflächc 4.53 ^{à ˆ ~ Z} (I'rohc Nr. 1.714, Rahrncn unten links in Bild 5 a u f S . 15).

3.8 und 4.3 m/n2 jeweils untcr den entsprechenden Werten aus dem oberen Teil des Eiskcrns liegen.

Die horizontalen KorngriiDen (Bild 15h) weisen im Unterschied zu den vertikalen geringere Unterschiede bei den Mc§wertc in gleicher Tiefe auf. Es gibt nur zwei Ausnahmen, in denen die beiden Me§wert einer Tiefe (bei 31 cni und 74 cm) inner- halb der Fehlcrbcrcichc nicht miteinander iibercinstimrncn. Insgesamt ist mit der Tiefe eine signifikante Abnahme der KorngriiDen von 3.5 mm2 auf 2.5 mm2 erkenn- bar. Die lineare Abhängigkeit der KorngrijDe Ci von der Tiefe Z ergibt fü die ge- samtc Eisschicht einen Korrclationskocffizicntcn R von -0.71. Die Gcradengleichung dieser Abhängigkei ist untcr Bild 15 angegeben (3). Wird der Eiskern in zwei Half- tcn geteilt, d a n n ergeben sich die beidcn in Bild I5b eingezeichneten Ausgleichsgera- den. Die Steigungen, die in den Gcradengleichungcn untcr Bild 15 angegeben sind,

zeigen mit etwa gleicher Abhängigkeit d a  die Koi ng~iißc mit zunehmender Tiefe

Fü 26 Proben, an denen sowohl die vertikalen als auch die horizontalen Korngr6Ben bestimmt werden, liegt dieses Verhältni zwischen 1 .OS und 2.26 mit einem Mittelwert von 1.56 (vergl. auch Tabelle AI im Anhang).

In dem in Bild 16 dargestellt.en Ausschnitt eines vertikalen Dünnschnitte ist die in Z-Richtung ausgerichtete länglich Form einzelner Kiirncr erkennbar. Zum Vergleich zeigt ein Ausschnitt aus einem horizontalen Diinnschnitt derselben Probe Eiskerncr mit unregelmäflige Form (Bild 9 auf S.25). Fü dieses Beispiel ergibt sich aus den Korngronen C,, und C, ein Verhältni à von 1.52.